Imagina por un momento que alguien te dice que va a meter el control de miles de átomos dentro de un chip más delgado que un cabello humano. Esto ya es realidad gracias a un equipo de científicos que acaba de dar un salto importante en el camino hacia las computadoras cuánticas a gran escala.Un grupo de investigadores liderado por Jake Freedman y Matt Eichenfield, junto con colaboradores de los Laboratorios Nacionales Sandia, desarrolló un microchip óptico que podría cambiar las reglas del juego, el dispositivo mide casi 100 veces menos que el grosor de un cabello humano.Un chip que “habla” con átomos usando láserLas computadoras cuánticas basadas en iones atrapados o átomos neutros funcionan de una manera peculiar.Cada átomo actúa como un qubit (la unidad básica de información cuántica), y para “darle órdenes” se usan rayos láser con frecuencias súper precisas. Estamos hablando de diferencias de frecuencia del orden de milmillonésimas de un porcentaje… o menos.Hoy en día, generar esos cambios en la frecuencia de la luz requiere aparatos grandes, caros y que consumen mucha energía.Funciona bien cuando tienes pocos qubits, pero intenta escalar eso a miles o millones de canales ópticos y el asunto se complica. Como dijo Eichenfield: “No vas a construir una computadora cuántica con 100.000 moduladores electro-ópticos voluminosos ocupando un almacén lleno de mesas ópticas”.Vibraciones a velocidades de vértigoEl secreto del nuevo chip está en cómo manipula la luz. Usa vibraciones a frecuencias de microondas que oscilan miles de millones de veces por segundo (billones, para ser exactos), generando nuevas frecuencias láser con una estabilidad y eficiencia extraordinarias.Esto se llama modulación óptica de fase, y es esencial para controlar los átomos en sistemas cuánticos.Lo interesante no es solo que sea pequeño y eficiente. Este dispositivo se fabrica usando tecnología CMOS estándar, la misma que hace posible los procesadores de tu teléfono, tu computadora, tu coche e incluso tu tostadora.“La fabricación CMOS es la tecnología más escalable que los humanos hemos inventado”, explicó Eichenfield. Cada chip de tu celular tiene miles de millones de transistores idénticos, así que aplicar esto a dispositivos fotónicos significa que podrían producirse en masa: miles, incluso millones de chips idénticos para sistemas cuánticos.Menos calor, más densidadAl consumir mucha menos energía (80 veces menos que muchos moduladores comerciales), el chip genera menos calor. Esto es crucial, porque permite integrar muchos más canales ópticos en un solo chip sin que se sobrecaliente.Imagina intentar meter cientos de miles de controles láser en un espacio reducido… sin freírlo todo en el proceso. Eso es exactamente lo que hace posible este avance.Según Nils Otterstrom, coautor del estudio y colaborador de Sandia, han logrado transformar dispositivos moduladores que antes eran caros y estaban hambrientos de energía en algo eficiente y compacto.“Estamos ayudando a empujar la óptica hacia su propia ‘revolución del transistor’, alejándonos del equivalente óptico de los tubos de vacío y avanzando hacia tecnologías fotónicas integradas escalables”, comentó.El rompecabezas casi completoEl equipo ya está trabajando en circuitos fotónicos totalmente integrados que combinen generación de frecuencias, filtrado y modelado de pulsos en un solo chip.Y hay más: planean colaborar con empresas de computación cuántica para probar versiones de estos chips en computadoras cuánticas de iones atrapados y átomos neutros de última generación.“Este dispositivo es una de las piezas finales del rompecabezas”, dijo Freedman. “Nos estamos acercando a una plataforma fotónica verdaderamente escalable capaz de controlar cantidades muy grandes de qubits“.La investigación fue publicada en Nature Communications y contó con el apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos a través del programa Quantum Systems Accelerator, un centro de investigación científica de la Iniciativa Nacional Cuántica.Fuente: NatureThe post Científicos crean chip microscópico que podría escalar la computación cuántica first appeared on PasionMóvil.